动力电池系统设计——锂离子电池基础介绍
《锂离子电池》课件
常用的负极材料有天然石墨、人造石墨、硅、 钛酸锂等。这些材料具有较高的电导率和比表 面积。
正极材料
锂离子电池采用各种金属氧化物作为正极材料， 例如钴酸锂、三元材料、铁锂等。
隔膜
隔膜用于隔开正负极，以防止两者直接相互接 触。通常采用聚丙烯或聚酰亚胺等材料制成。
锂离子电池的优点和应用领域
1
高能量密度
充电和放电
大小和形状
锂离子电池的充放电过程是通过 离子在正极和负极之间移动来完 成的。电池充电时，正极的锂离 子会向负极移动，放电时则相反。
锂离子电池可以根据不同的应用 需求制造成各种大小和形状，从 微型电池到车载电池都有应用。
锂离子电池的工作原理
电解质
锂离子电池的电解质负责带动离子在正负极之 间移动，通常是一种有机溶液，如聚合物或碳 酸盐酯。
锂离子电池具有较高的能量密度，可以为电子设备提供长时间的电力支持。
2
轻便
相比传统的镉镍电池，锂离子电池更轻便，更适合携带使用。
3
环保
锂离子电池不含有重金属，相比镉镍电池更环保，且可以循环使用。
ห้องสมุดไป่ตู้
锂离子电池广泛应用于移动通讯设备、笔记本电脑、电动工具、新能源汽车等领域。
锂离子电池的组成和结构
内部结构
锂离子电池的内部结构包括正负 极、电解质和隔膜等，通常由若 干外壳包裹在一起。
锂离子电池的未来发展趋势
高比能量材料
新型正负极材料的研发，提高电池比能量，延 长电池续航能力。
新能源应用
锂离子电池将成为新能源汽车等领域的主要电 池类型之一。
新型电解质
全固态电解质的研发和应用，提高电池安全性 和可靠性。
废旧电池回收
动力电池系统设计 动力电池基础知识
03 动力电池的基本知识
3.5 电池的并联
所有电池的正极连接在一起成为电池组的正极 ；所有电池负极连接在一起，成为电池组的负 极。
I=I1+I2+I3+…In
03 动力电池的基本知识
3.5 电池的串并优缺点
并联
对电池的一致性要求高：电压相同，内阻不同，电流就不一致； 电 压不同， 内阻相同，电流不一致。如果都不一样，提供的电流相差 更大。
03 动力电池的基本知识
3.5 电池的串并优缺点
串联
电池组串联使用对保护板的要求更加的苛刻，不同的电池组使用 的保护板的一致性更加严格
对于串联使用， 每个保护板上MOS 的选择也有一定的要求，根 据使用串联后的最大串数来确定mos管选择的最大耐压值。不管 充电还是放电过程中， 其中一组发生保护不至于击穿mos管。
03 动力电池衡器是实现单体电压的均衡控制，电池管理系统的核心部件,离 开均衡器,管理系统，即使得到了电池组测量数据, 也无管理
电池均衡
被动均衡：被动均衡一般通过电阻放电的方式，对电压较高的电池进行放电，以热量形式释放电量，为 其他电池争取更多充电时间。一般只允许以100mA左右的小电流放电。
对于串联的每一个保护板都必须能承受相同的电流，与单独的总 串数的保护板相比， 使用的mos管基本上一样， 但是数量多了 数倍， 故大大增加了成本。
电池组的串联必须选用同口。如果使用分口的，电池组是可以充 放电的，但是存在很多的隐患，尤其是不关断。充电时，分口的 保护板的放电口必须断开， 否则很有可能无法关断。
主动均衡：主动均衡是以电量转移的方式进行均衡，效率高，损失小。不同厂家的方法不同，均衡电流 也从1～10 A不等。目前市场上出现的很多主动均衡技术不成熟，导致电池过放，加速电池衰减的情况 时有发生。
锂电池设计知识点
锂电池设计知识点锂电池在现代科技领域中起到了至关重要的作用，广泛应用于电动汽车、移动设备、储能系统等领域。
丰富的锂电池设计知识对于提高电池的性能和安全性至关重要。
本文将介绍一些常见的锂电池设计知识点，以帮助读者更好地了解锂电池技术和应用。
一、电池类型1. 锂离子电池（Li-ion Battery）：锂离子电池被广泛应用于移动设备和电动汽车等领域，具有高能量密度、长循环寿命和较低的自放电率等特点。
2. 锂聚合物电池（Li-polymer Battery）：锂聚合物电池是一种锂离子电池，相比传统的锂离子电池，它具有更高的能量密度、更轻薄的设计和更强的安全性。
二、电池参数1. 额定电压（Nominal Voltage）：电池设计所采用的额定电压取决于正极和负极材料的选择，一般为3.7V或3.6V。
2. 容量（Capacity）：电池的容量指的是能够存储和释放的电荷量，单位为安时（Ah）或毫安时（mAh）。
容量越大，电池的续航能力越强。
3. 充放电效率（Charge-Discharge Efficiency）：电池在充放电过程中能量的损失情况，一般以百分比表示。
高效率的电池能够更好地转化电能。
4. 内阻（Internal Resistance）：电池内部存在的电阻，会导致电池损耗能量、产生热量和电压下降。
较低的内阻有助于提高电池的性能。
三、电池原理1. 充放电过程：锂离子电池的充放电过程是通过锂离子在正负极材料之间的迁移实现的。
充电时，锂离子从正极材料释放出来，沿电解质移动到负极材料；放电时，锂离子则从负极材料脱离，回到正极材料。
2. 电池循环寿命：锂离子电池的循环寿命指的是电池能够进行充放电循环的次数。
因为锂离子电池的结构和化学特性，随着循环次数的增加，电池的容量和性能会逐渐下降。
四、电池安全性1. 过充保护（Overcharge Protection）：锂电池在充电过程中，如果电压超过一定阈值，会导致电池发生过充，甚至引发安全事故。
锂离子电池基础知识概述
锂离子电池基础知识概述随着科技的不断发展，电子产品的普及和需求逐渐增加。
电池以其便携、高效、低污染的特性成为现代电子产品不可或缺的元器件，而锂离子电池更是成为了新时代电池中最为出色的代表之一。
本文将从锂离子电池的定义、组成、工作原理、优点和缺点以及使用和保养等方面，给读者描绘一个全面而清晰的锂离子电池基础知识概述。
一、定义锂离子电池是一种可充电电池，它是由锂离子在多层金属氧化物和石墨或锂钴酸盐的电解质中周期性地进行嵌入和脱出来实现充放电过程的电池。
锂离子电池因其高比能量、长使用寿命、低自放电率等优势而被广泛应用于手机、笔记本电脑、无人机等各种电子设备中。
二、组成锂离子电池由正极、负极、电解质和隔膜等主要组成部分构成。
1. 正极材料：多层金属氧化物（如钴酸锂、镍钴锰酸锂等），是存储锂离子的主要场所。
2. 负极材料：主要是石墨或焦化石墨，作用是在电池充电时存储锂离子，并在放电时释放锂离子。
3. 电解质：由碳酸锂等锂盐和有机溶剂混合而成的液体，起到将离子传递的作用。
4. 隔膜：用于隔离正负极，同时使液体电解质能够通过，起到隔离的作用。
三、工作原理锂离子电池的工作原理可以概括为三个主要阶段：充电、放电和静置。
1. 充电阶段：电池整体上采用外加直流电源进行充电，这时正极材料（如钴酸锂）中的锂离子会从电解质中脱离，进入负极材料（如石墨）中进行电荷储能。
2. 放电阶段：电池正极中的锂离子随着电池的使用而逐渐流向负极材料，从而释放出电荷。
通过连接外部电路，负极材料上释放的电荷会形成电流流动，在外部设备中发挥功效。
同时，正极材料中的锂离子逐渐减少。
3. 静置阶段：当电池不是充电或放电状态时，锂离子的流动将停止，并在物理和化学方面重新结合以保持电池的健康和稳定性。
四、优点和缺点1. 优点：（1）高能量密度：相比于其他类型的充电式电池，锂离子电池具有很高的能量密度，其每个电池单元的能量密度一般为150-200 Wh/kg。
锂离子动力电池简介
锂离子动力电池简介锂离子动力电池是一种先进的储能装置，具有高能量密度、长寿命、轻量化、无记忆效应等优点。
它在电动汽车、储能系统和便携式电子设备中得到了广泛应用。
本文将介绍锂离子动力电池的基本原理、优点和缺点，以及其在不同领域的应用。
一、基本原理锂离子动力电池是一种充电式电池，其工作原理是通过锂离子在正负极材料之间的迁移来完成电荷和放电过程。
其正极材料通常使用钴酸锂、镍酸锂等化合物，负极材料通常使用石墨等材料。
在充电时，锂离子从正极材料释放，并通过电解质溶液迁移到负极材料中嵌入或吸附；在放电时，锂离子从负极材料释放，并通过电解质溶液迁移到正极材料中嵌入或吸附。
这种迁移过程是可逆的，可以进行多次充放电循环。
二、优点1.高能量密度：锂离子动力电池具有较高的能量密度，可以存储更多的能量，提供更长的使用时间。
2.长寿命：相比于其他类型的电池，锂离子动力电池具有更长的使用寿命。
这是由于其迁移过程是可逆的，不会引起结构损伤。
3.轻量化：锂离子动力电池具有较高的能量密度和较低的重量，使其在移动设备和电动汽车等领域应用广泛。
4.无记忆效应：锂离子动力电池没有记忆效应，使用者可以根据需要进行充电，而无需等待完全放电。
三、缺点1.安全性问题：锂离子动力电池在充电和放电过程中可能会产生热量，进而导致电池过热，甚至起火或爆炸。
因此，安全性一直是锂离子动力电池的一个关键问题。
2.有限的循环寿命：锂离子动力电池的循环寿命是有限的，随着使用次数的增加，其容量会逐渐减少。
四、应用领域1.电动汽车：锂离子动力电池在电动汽车中得到了广泛应用，因为其具有较高的能量密度、长寿命和较低的重量。
它可以提供足够的动力和续航里程。
2.便携式电子设备：如手机、平板电脑和笔记本电脑等便携式电子设备使用锂离子动力电池，因为它具有较高的能量密度和长寿命，可以提供长时间的使用时间。
3.储能系统：锂离子动力电池在储能系统中也得到了广泛应用。
它可以储存太阳能和风能等可再生能源，提供稳定的能量供应。
《锂离子电池介绍》课件
02
锂离子电池的组成
正极材料
01
02
03
04
作用
正极材料是锂离子电池的重要 组成部分，主要负责存储和释
放能量。
常见种类
包括三元材料、钴酸锂、磷酸 铁锂等。
特点
具有较高的能量密度、循环寿 命长、自放电率低等特点。
应用
广泛应用于电动汽车、混合动 力汽车、手机、笔记本电脑等
领域。
负极材料
作用
负极材料是锂离子电池 的另一个重要组成部分 ，主要负责存储锂离子
VS
详细描述
电池组装通常在洁净的环境中进行，以确 保产品质量。组装过程包括将正负极片叠 放在一起，中间夹上隔膜，然后注入电解 液。最后，通过封装形成完整的电池。电 池的封装形式有多种，如圆柱形、扁平型 和棱柱形等。
电池测试
总结词
电池测试是确保电池性能和质量的重要环节 ，包括电性能测试、安全性能测试和循环寿 命测试等。
电极制备
总结词
电极制备是将正负极材料涂布在金属箔上，形成集流体和活 性物质的结构。
详细描述
电极制备过程中，首先将正负极材料与粘结剂混合，制成浆 料。然后，将浆料涂布在金属箔上，经过干燥和碾压，形成 电极片。电极片的质量直接影响电池的电化学性能和生产成 本。
电池组装
总结词
电池组装是将正负极片、隔膜和电解液 等组件组装在一起，形成完整的电池结 构。
回收与环保问题
总结词
锂离子电池回收和环保问题亟待解决
详细描述
锂离子电池中含有有毒有害物质，如钴、镍 等重金属和有机溶剂等。这些物质对环境和 人体健康造成潜在威胁。同时，锂离子电池 回收技术尚不成熟，回收率较低，也给环保
带来压力。
动力电池系统设计 —— 锂离子行业常见术语
01 锂离子行业常见术语
1.3 内阻(mΩ):
电池的内阻是指电池在工作时 电流流过电池内部受到的阻力。内 阻大小主要受电池的材料、制造工艺、电池结构等因素的影响。 电池内阻包括欧姆内阻和极化内阻，欧姆内阻是由电极材料、
电解液、隔膜电阻及各部分零件的接触电阻组成，极化内阻包 括电化学极化和浓差极化引起的电阻。 由于内阻的存在，当电池放电时，电流经过内阻要产生热量， 消耗能量，电流越大，消耗能量越多，所以内阻越小，电池的 性能越好，不仅电池的实际工作电压高，消耗在内阻上的能量 也少。 内阻的存在，使电池放电时的端电压低于电池电动势和开路电 压，充电时端电压高于电动势和开路电压。 电池的内阻不是常数，在放电过程中随时间不断变化，因为活 性物质的组成、电解液浓度和温度都在不断地改变。 欧姆电阻遵守欧姆定律；极化电阻随电流密度增加而增大，但 不是线性关系，常随电流密度的对数增大而线性增大。
以 10Ah电池举例：以2A放电，则放电倍率为0.2C,；以20A放电，则放电倍率为2C。
01 锂离子行业常见术语
1.13 电池能量（Wh)
定义：指电池储存的能量的多少，用Wh来表示。 公式：能量（Wh) ＝额定电压（V）×工作电流 （A）×工作时间 （h）。 举例：3.2V15Ah单体电芯的能量为48Wh, 3.2V100Ah电池组的能量为320Wh。电池能量是衡量电池带动设备 做功的重要指标，容量不能决定做功的多少。
01 锂离子行业常见术语
1.11 循环寿命（ Cycle life )
概念：二次电池经历一次充放电称为一个周期或次循环，电池在反复充放电后，容量会逐渐下降在一定的放 电条件下，电池容量降至80%时，电池所经受的循环次数就是循环寿命。循环寿命与电池充放电条件有关：锂离 子子电池室温下1C充放电循环寿命可达300-500次（行业标准），最高可达800至1000次。
《锂离子电池介绍》课件
参考文献
本课件引用了以下相关文献：
太阳能储能系 统
锂离子电池被用于储 能系统，将太阳能转 化为可用的电力，并 在需要时提供电力供 应。
其他应用
锂离子电池还被应用 于航天器、医疗设备 和消费电子产品等领 域。
锂离子电池的优缺点
优点
锂离子电池具有高能量密度、轻量化和良好的循 环性能，适用于广泛的应用领域。
缺点
锂离子电池的成本较高，存在安全隐患，并且对 环境有一定的影响。
3 能量密度
锂离子电池具有较高的能量密度，可以提供 长时间的电力供应。
4 放电特性
锂离子电池的放电特性决定了它在不同负载 条件下的性能表现。
锂离子电池应用
电动汽车
锂离子电池被广泛应 用于电动汽车中，提 供高性能的动力源和 长续航里程。
便携式电子设 备
锂离子电池在手机、 笔记本电脑和其他便 携式电子设备中得到 广泛应用，提供持久 的电力支持。
负极材料
负极材料通常由碳材料（如石墨）构成，具有良 好的电导性和储存锂离子的能力。
分隔膜
分隔膜用于隔离正极和负极，防止短路，并允许 离子通过。
锂离子电池性能
1 电压
锂离子电池的额定电压通常为3.7V，在使用 过程中保持较为稳定的电压。
2 寿命
锂离子电池的寿命取决于充放电循环次数和 存储条件。高品质的锂离子电池可以支持数 百到数千个充放电循环。
原理介绍
锂离子电池通过正极和负极之间的离子迁移来实现充放电过程。锂离子电池 的反应方程式描述了其中发生的化学变化，同时也决定了电池的电压和能量 存储能力。
锂离子电的构成
正极材料
正极材料通常由锂化合物（如LiCoO2）组成， 具有高电压和优良的循环性能。
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02 锂离子电池基础介绍
2.2 锂离子电池分类
按正极材料分:
钴酸锂（LiCoO2） 锰酸锂（LiMn2O4） 三元锂（LiNixCoyMnzO2） 磷酸铁锂（LiFePO4）
02 锂离子电池基础介绍
2.2 锂离子电池分类
按性能特性分
能量型电池 高能量密度为特点，主要用于高能量输出；能量型类似于马拉松选手，要有耐力，就是要求 高容量，对大电流放电性能要求不高。 功率型电池 高功率密度为特点，主要用于瞬间高功率输出的电池。功率型就是短跑选手，拼的是暴发力 ，但耐力也要有，不然容量太小就跑不远。
动力电 曹文强，就职于一家新能源有限公司，负 责电池PACK产品相关的设计
gzh841908651
目 录
1 、锂离子行业常见术语 2 、锂离子电池基础介绍 3 、动力电池的基本知识 4 、动力电池系统的介绍
02 锂离子电池基础介绍
2.1 什么叫锂离子电池
锂离子电池是指Li＋ 嵌入化合物为正、 负极的二次电池。 正极采用锂化合物：LiFePO4、LiMn2O4和LiCoO2. 负极采用锂-碳层间化合物LixC6。 电解质为溶解有锂盐LiPF6 、LiAsF6等有机溶液。
插电式混合动力车
插电式混合动力车，电池储存的能量较高 ，可以支持一段距离的纯电行驶，也要具 备较好的功率特性，在低电量的时候进入 混合动力模式。
02 锂离子电池基础介绍
2.2 锂离子电池分类
圆柱、软包、方形 圆柱和方形外包装多为钢壳或者铝壳。软包外包装为铝塑膜，其实软包也是一种方形，市
场上习惯将铝塑膜包装的称为软包，也有人将软包电池称为聚合物电池。 对于圆柱形锂离子电池 其型号一般为5位数字。前两位数字为电池的直径，中间两位数字为电池的高度。单位为毫
LiPF6 、 LiAsF6等＋DMC EC EMC 隔膜：
PP+PE 外壳五金件：
铝壳、 盖板、 极耳、 绝缘片
02 锂离子电池基础介绍
2.4 锂离子电池工作原理
正极
负极
充电时： 正极的Li＋和电解液中的Li＋向负极聚集， 得到电子， 被还原 成Li镶嵌在负极的碳素材料中。
放电时： 镶嵌在负极碳素材料中的Li失去电子， 进入电解液，电解液内 的Li＋向正极移动。
02 锂离子电池基础介绍
2.5 锂离子电池性能
常规性能： 容量、电压、内阻
电化学性能： 充电特性、放电特性、循环寿命、倍率充电特性、倍率放电特性、低温特性、电池组放电特性
安全性能 挤压、针刺、短路、过充、过放、热冲击、热循环、振动、低压、温水
米。例如18650锂电池，它的直径为18毫米，高度为65毫米。
02 锂离子电池基础介绍
2.3 锂离子电池结构
正极： 活性物质（LiFePO4、LiMn2O4和LiCoO2 ) ＋导电剂（乙烘
黑）＋粘合剂（PVDF) ＋集流体铝箔 负极：
石墨＋导电剂（乙块黑〉＋粘合剂（PVDF) ＋集流体铜箔 电解质：